الكيمياء المدرسية — من الصف الأول إلى الصف الثاني عشر · Grades 1–12
6تغيّرات لا رجعة فيها
نكسر بيضة في مقلاة ساخنة. في ثوانٍ قليلة يصير البياض الرائق السائل متماسكًا أبيض، ويغلظ الصفار. ارفع المقلاة عن الموقد، ودع البيضة تبرد، وضعها في الثلاجة: لن تعود بيضة نيئة أبدًا. بعض التغيرات يمكن الرجوع عنها وبعضها لا يمكن. والتمييز بينهما هو الخطوة الأولى في الكيمياء.
ما تعرفه من قبل
الجسم الصلب الذي يذوب في الماء يبقى موجودًا: فحين يجف الماء يبقى الجسم الصلب بعده (الفصل 2). والاحتراق يُنتج مواد جديدة — الرماد والدخان وثنائي أكسيد الكربون وبخار الماء — ويذهب الوقود بلا رجعة (الفصل 5).
6.1 تغيرات يمكن الرجوع عنها
تعريف 6.1 (التغير العكوس)
التغير العكوس تغير يمكن الرجوع عنه، بحيث نسترجع تمامًا ما بدأنا به.
مثال 6.2 (الذوبان والتجفيف)
السكر الذي نحرّكه في الماء يذوب. دع الماء يتبخر، فيعود السكر: السكر نفسه، حلوًا كما كان. فالذوبان تغير عكوس.
مثال 6.3 (الجليد والماء)
مكعب الجليد على صحن دافئ ينصهر فيصير ماءً؛ ضع الماء في المجمّد فيعود جليدًا. فالانصهار والتجمد تغيران عكوسان. (أما لماذا ينصهر الماء ويتجمد فيرويه كتاب الفيزياء.)
مثال 6.4 (الخلط)
الرمل المخلوط بالحصى يمكن أن يُفصل من جديد بالغربلة؛ والماء الموحل يمكن أن يُرشَّح. فالخلط تغير عكوس: لا يُصنع فيه شيء جديد، ويمكن فصل الأجزاء (الفصل 3).
6.2 تغيرات لا يمكن الرجوع عنها
تعريف 6.5 (التغير غير العكوس والتغير الكيميائي)
التغير غير العكوس تغير لا يمكن الرجوع عنه ببساطة. ومعظم هذه التغيرات تظهر فيها مواد جديدة لم تكن موجودة في البداية: ويسمى مثل هذا التغير تغيرًا كيميائيًا.
مثال 6.6 (ستة تغيرات كيميائية)
- طهو البيضة: يصير البياض السائل الشفاف متماسكًا أبيض.
- خَبز الكعكة: يصير الخليط السائل كعكة إسفنجية، بنية من الخارج، ولها رائحة جديدة.
- الاحتراق: يصير الخشب رمادًا ودخانًا وثنائي أكسيد كربون وبخار ماء.
- الصدأ: الحديد اللامع الذي يُترك تحت المطر يتغطى بمادة برتقالية بنية متقشرة هي الصدأ.
- تحمّض الحليب: إذا نُسي الحليب أيامًا غلظ، وتكوّنت فيه كتل، وصارت رائحته حامضة.
- اسمرار التفاحة المقطوعة: يصير لبّها الشاحب بنيًا في الهواء في أقل من ساعة.
في كل حالة صُنع شيء جديد، ولا توجد طريقة بسيطة لاسترجاع ما بدأنا به.
6.3 علامات تدل على ظهور مادة جديدة
طريقة 6.7 (أهو تغير كيميائي؟ ابحث عن العلامات)
كثيرًا ما تكشف عن المادة الجديدة إحدى هذه العلامات:
- لون جديد (اللون البني لشريحة خبز محمّصة)؛
- فقاعات غاز تظهر في سائل دون أي تسخين (الخل يُصب على صودا الخبز)؛
- رائحة جديدة (الحليب الحامض، الخبز المحمّص المحترق)؛
- حرارة أو ضوء ينطلقان (شمعة مشتعلة)؛
- جسم صلب يظهر في سائل رائق، أو كتل تتكوّن (تخثر الحليب).
وعلامة واحدة وحدها قد تضلل: فالماء الذي يغلي تظهر فيه فقاعات، لكن لا يُصنع شيء جديد — فالفقاعات بخار ماء، ويعود الماء حين يبرد البخار. فابحث عن عدة علامات، واسأل: هل يمكن الرجوع عنه؟
في المختبر — الخل على صودا الخبز
يضع المعلم ملعقة من صودا الخبز، وهي مسحوق أبيض، في قاع كأس، ثم يصب فيها قليلًا من الخل. فيفور الخليط ويرغي في الحال: ينطلق غاز، وهذه علامة على تغير كيميائي. وحين يتوقف الفوران تكون صودا الخبز قد اختفت، ولا يمكن استرجاعها بالتجفيف.
6.4 تغيرات نافعة وتغيرات ضارة
قضية 6.8 (التغيرات الكيميائية من حولنا)
كثير من التغيرات الكيميائية نافع: طهو الطعام، وخَبز الخبز، وحرق الغاز لتدفئة البيت، وتصلّب الجص أو الإسمنت. وبعضها الآخر يُحدث ضررًا: صدأ الحديد، وفساد الطعام، وتعفن الخشب. لا نستطيع الرجوع عنها، لكننا نستطيع إبطاءها:
- يحفظ الطعام مدة أطول في برد الثلاجة؛
- الطلاء أو طبقة رقيقة من الزيت يُبعدان الهواء والماء عن الحديد؛
- التفاحة المقطوعة المرشوشة بعصير الليمون تسمرّ ببطء أكبر.
ملاحظة 6.9 (الرجوع ممكن، لكن ليس ببساطة)
«لا يمكن الرجوع عنه» تعني أنه لا توجد طريق بسيطة للعودة، مثل التبريد أو التجفيف. فقد يستطيع الكيميائيون أحيانًا أن يعيدوا الصدأ حديدًا، لكن بفرن ومواد جديدة فقط: وذلك تغير كيميائي آخر، لا رجوع عن التغير الأول.
6.5 تمارين
تمرين 6.1 ★
قل عن كل تغير هل يمكن الرجوع عنه: انصهار الشوكولاتة، واحتراق عود ثقاب، وذوبان الملح في الماء، وتحميص الخبز.
تمرين 6.2 ★
ما التغير الكيميائي؟ أعطِ مثالين من المطبخ.
حل
حل التمرين 6.2.
تغير تظهر فيه مواد جديدة. في المطبخ: طهو البيضة، وخَبز الكعكة (وأيضًا: تحميص الخبز، واسمرار التفاحة المقطوعة).
تمرين 6.3 ★
يُذاب ملح في الماء. كيف نسترجع الملح؟ وهل الذوبان تغير عكوس؟
تمرين 6.4 ★
أي علامة من علامات التغير الكيميائي تلاحظها حين يتحمض الحليب؟ أعطِ علامتين.
حل
حل التمرين 6.4.
رائحة جديدة، وظهور كتل (جسم صلب) في الحليب.
تمرين 6.5 ★
انظر إلى الشكل الذي فيه عمودان. أي التغيرات لها سهم مزدوج؟ وماذا يعني السهم المزدوج؟
تمرين 6.6 ★
لماذا تُزيَّت سلسلة الدراجة؟ وأي تغير كيميائي يبطئه الزيت؟
تمرين 6.7 ★
حين يُصب الخل على صودا الخبز يفور. أي علامة هذه؟
حل
حل التمرين 6.7.
ظهور فقاعات غاز في سائل دون أي تسخين.
تمرين 6.8 ★
سمِّ تغيرًا كيميائيًا نافعًا وتغيرًا كيميائيًا ضارًا.
حل
حل التمرين 6.8.
نافع: طهو الطعام، وخَبز الخبز، وحرق الغاز للتدفئة. ضار: الصدأ، وفساد الطعام، وتعفن الخشب.
تمرين 6.9 ★
لماذا نحفظ الحليب في الثلاجة؟
حل
حل التمرين 6.9.
البرد يبطئ التغيرات الكيميائية التي تجعل الحليب يتحمض، فيحفظ مدة أطول.
تمرين 6.10 ★★
تظهر فقاعات في الماء حين يغلي. هل الغليان تغير كيميائي؟ اشرح لماذا لا تكفي علامة واحدة.
حل
حل التمرين 6.10.
لا. فالفقاعات بخار ماء يعود ماءً حين يبرد: لا يُصنع شيء جديد، ويمكن الرجوع عن التغير. والفقاعات وحدها لا تثبت أن مادة جديدة قد ظهرت.
تمرين 6.11 ★★
يقول توم: «حين تشتعل الشمعة فإن الشمع ينصهر ويذهب فقط، مثل الجليد.» استعمل علامتين لتشرح لماذا يُعدّ احتراق الشمعة تغيرًا كيميائيًا، وليس انصهارًا فقط.
حل
حل التمرين 6.11.
الشمعة المشتعلة تطلق حرارة وضوءًا، وتصنع مواد جديدة: بخار الماء (تتغشى كأس باردة فوقها) وثنائي أكسيد الكربون. والشمع الذي يحترق لا يعود. أما الشمع المنصهر فيتصلب من جديد حين يبرد.